高考物理大一轮复习 第十五章 第2讲 天然放射现象 核反应 核能课件.ppt

一 原子核1 四个概念 1 放射性 物质发射 射线的性质 2 放射性元素 具有 放射性的元素 3 同位素 具有相同 质子数和不同 中子数的原子核 4 放射性同位素 具有 放射性的同位素 2 原子核的组成 1 原子核 由 质子和 中子组成 质子和中子统称为核子 2 电荷数 z 等于核内质子数 也等于核外电子数 还等于元素周期中的原子序数 3 质量数 a 等于核内的核子数 即质子数与中子数之和 二 原子核的衰变1 三种射线的比较 2 半衰期 1 定义 放射性元素的原子核有 半数发生衰变所需的时间 2 衰变规律 n n0 t m m0 t 3 影响因素 由 原子核内部自身的因素决定 跟原子所处的化学状态和外部条件都无关 三 核力与核能1 核力 1 含义 原子核里的 核子间存在互相作用的核力 核力把核子紧紧地束缚在核内 形成稳定的原子核 2 特点 a 核力是强相互作用的一种表现 b 核力是短程力 作用范围在1 5 10 15m之内 c 每个核子只跟邻近的核子发生核力作用 2 核能 1 结合能 把构成原子核的结合在一起的核子分开所需的能量 2 质能方程 一定的能量和一定的质量相联系 物体的总能量和它的质量成正比 即e mc2 核子在结合成原子核时出现质量亏损 m 其能量也要相应减少 即 e mc2 3 质能方程的意义 质量和能量是物质的两种属性 质能方程揭示了质量和能量是不可分割的 它建立了两种属性在数值上的关系 3 获得核能的途径 1 1 衰变中的电子来源于原子核外电子 2 核反应方程的质量数守恒 方程两边的质量也相等 3 如某放射性元素的半衰期是5天 那么100个该元素的原子核经过10天还剩下25个 4 目前核电站多数是采用核聚变反应发电 5 放射性元素的原子核内的核子有半数发生变化所需的时间就是半衰期 答案 1 2 3 4 5 2 下列关于放射现象的说法中 正确的是 a 原子核发生 衰变时 生成核与原来的原子核相比 中子数减少了4b 原子核发生 衰变时 生成核与 粒子的总质量等于原来的原子核的质量c 原子核发生 衰变时 生成核的质量数比原来的原子核的质量数多1d 单质的铀238与化合物中的铀238的半衰期是相同的答案d原子核发生 衰变时 生成核与原来的原子核相比 中子数减少了2 a错误 原子核发生 衰变时 生成核与 粒子的总质量小于原来的原子核的质量 b错误 原子核发生 衰变时 生成核的质量数与原来的原子核的质量数相同 c错误 放射性元素的半衰期由原子核的内部因素决定 跟原子所处的化学状态和外部条件无关 所以单质的铀238与化合物中的铀238的 半衰期是相同的 d正确 3 多选 以下说法正确的是 a 当氢原子从n 4的状态跃迁到n 2的状态时 发射出光子b 光电效应和康普顿效应都揭示了光具有波动性c 原子核的半衰期由核内部自身因素决定 与原子所处的化学状态和外部条件无关d 比结合能越大 原子核中核子结合得越牢固 原子越稳定答案acd当氢原子从高能级向低能级跃迁时 要辐射一定能量的光子 a对 光电效应和康普顿效应都说明光具有粒子性 b错 由半衰期的特点知 c对 比结合能越大 说明原子越稳定 d对 故选a c d 4 多选 一个u原子核在中子的轰击下的裂变方程为u n x sr n 则下列说法正确的是 a x原子核中含有86个中子b x原子核中含有141个核子c 铀核裂变的产物是多种多样的 具有一定的偶然性d 为了使裂变的链式反应容易进行 最好用纯铀235答案acd在核反应中 电荷数守恒 质量数守恒 x的质子数是92 38 54个 核子数是235 1 94 2 140个 中子数是140 54 86个 a正确 b不正确 铀核裂变的产物是多种多样的 具有一定的偶然性 c正确 裂变的链式反应是否容易进行 与铀的纯度 体积等有关 d正确 5 多选 目前 在居室装修中经常用到花岗岩 大理石等装饰材料 这些岩石都不同程度地含有放射性元素 比如 有些含有铀 钍的花岗岩等岩石会释放出放射性惰性气体氡 而氡会发生放射性衰变 放射出 射线 这些射线会导致细胞发生癌变及呼吸道等方面的疾病 根据有关放射性知识可知 下列说法正确的是 a 氡的半衰期为3 8天 若取4个氡原子核 经7 6天后就一定剩下一个原子核了b 衰变所释放的电子是原子核内的中子转化成质子和电子所产生的c 射线一般伴随着 或 射线产生 在这三种射线中 射线的穿透能力最强 电离能力最弱 d 发生 衰变时 生成核与原来的原子核相比 中子数减少了4 答案bc放射性元素的半衰期具有统计规律 对于少量的原子核衰变不适用 所以a错 原子核内的中子在一定条件下可以转化为质子 同时放出一个电子 这就是 衰变时放出的电子 b对 发生 衰变 衰变后往往产生的新原子核处于高能级 这时其要向低能级跃迁 放出 光子 所以 射线经常伴随着 或 射线产生 从 射线到 射线 它们的电离能力逐渐减弱 穿透能力逐渐增强 c对 由质量数和电荷数守恒知d错 1 衰变和 衰变的比较 重难原子核的衰变及半衰期的计算方法 2 衰变次数的确定方法方法一 依据两个守恒定律确定衰变次数 设放射性元素x经过n次 衰变和m次 衰变后 变成稳定的新元素y 则表示核反应的方程为xy he e 根据质量数守恒和电荷数守恒可列方程a a 4n z z 2n m两式联立得n m z z由此可见确定衰变次数可归结为解一个二元一次方程组 方法二 因为 衰变对质量数无影响 可先由质量数的改变确定 衰变的次 数 然后再根据衰变规律确定 衰变的次数 注意半衰期是大量原子核衰变时的统计规律 对个别或少数原子核 无半衰期可言 典例1 1 原子核u经放射性衰变 变为原子核th 继而经放射性衰变 变为原子核pa 再经放射性衰变 变为原子核u 放射性衰变 和 依次为 a 衰变 衰变和 衰变b 衰变 衰变和 衰变 c 衰变 衰变和 衰变d 衰变 衰变和 衰变 2 法国科学家贝可勒尔 h a becquerel 在1896年发现了天然放射现象 如图反映的是放射性元素铀核衰变的特性曲线 由图可知 铀的半衰期为年 请在下式的括号中 填入铀在衰变过程中原子核放出的粒子的符号 uth 解析 1 衰变过程中电荷数 质量数守恒 由题意可得衰变方程分别为uthhethpaepa e 所以a对 2 根据半衰期的定义 由题图坐标轴数据可知 铀的半衰期为1620年 由核 反应所遵循的电荷数守恒和质量数守恒可知 衰变过程中放出的粒子的电荷数为z 92 90 2 质量数为a 238 234 4 符号为he 答案 1 a 2 1620he 1 114c测年法是利用14c衰变规律对古生物进行年代测定的方法 若以横坐标t表示时间 纵坐标m表示任意时刻14c的质量 m0为t 0时14c的质量 下面四幅图中能正确反映14c衰变规律的是 答案c解析由于每经过一个半衰期 14c的质量减少一半 所以m m0 选项c正确 1 2 多选 下面说法中正确的是 ath 钍 经过一系列的 衰变和 衰变 成为pb 铅 铅核比钍核少12个中子b 衰变的实质是核内的一个中子转化为一个质子和一个电子c 射线的贯穿能力很强d 利用 射线的电离作用 可检查金属内部有无砂眼或裂纹答案bc解析钍核质子数为90 质量数为232 铅核质子数为82 质量数为208 所以 衰变过程中 质子数减少了8 质量数减少了24 铅核比钍核少了24 8 16个中子 选项a错误 射线的电离作用最弱 利用 射线检查金属内部有无砂 眼或裂纹是因为 射线的贯穿能力很强 选项d错误 放射性同位素的应用技巧1 利用它的射线如利用钴60放出的很强的 射线来检查金属内部有没有砂眼和裂纹 这叫 射线探伤 利用放射线的贯穿本领了解物体的厚度和密度的关系 可以用放射性同位素来检查各种产品的厚度 密封容器中的液面高度 从而自动 控制生产过程 再如利用 射线的电离作用 可以消除机器在运转中因摩擦而产生的有害静电 利用射线杀死人体内的癌细胞等 2 作为示踪原子如在生物科学研究方面 同位素示踪技术起着十分重要的作用 在人工方法合成牛胰岛素的研制 验证方面 示踪原子起着重要的作用 在输油管线漏油的检查和对植物生长的检测方面 示踪原子都起着重要作用 典例如图是工厂利用放射线自动控制铝板厚度的装置示意图 1 请你简述自动控制的原理 2 如果工厂生产的是厚度为1毫米的铝板 那么在 和 三种射线中 你认为哪一种射线在铝板的厚度控制中起主要作用 为什么 解析 1 放射线具有贯穿本领 如果向前运动的铝板的厚度有变化 则探测器接收到的放射线的强度就会随之变化 这种变化被转变为电信号输入到相应的装置 进而自动控制题图中右侧的两个轮间的距